Проектирование цельной конволютной червячной модульной фрезы

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Исходные данные

Исходными данными на проектирование цельной конволютной червячной модульной фрезы являются: класс точности (ААА, АА, А, В, С, Д); модуль m, мм; тип зубчатого колеса (прямозубое, косозубое); направление зуба косозубого зубчатого колеса (левое, правое); материал зубчатого колеса и его свойства (предел прочности , МПа и твердость НВ). Обработка производится на зуборезном станке. Технические требования принять по ГОСТ 9324-80.

2. Определение профиля фрезы в нормальном сечении

Определение величины шага в нормальном сечении (рисунок 2.1).

Шаг PN, мм определяется по формуле:

, (2.1)

где m --модуль, мм.

Расчеты должны проводится с точностью до тысячных.

Определение высоты головки зуба

Головка зуба he ,мм определяется по формуле:

. (2.2)

Определение высоты ножки зуба.

Высота ножки зуба hf, мм определяется по формуле:

. (2.3)



Рисунок 2.1 - Профиль зубьев фрезы в нормальном сечении

Определение полной высоты зуба.

Полная высота зуба h, мм определяется по формуле:

. (2.4)

Определение толщины зуба на делительном диаметре

Толщина зуба SN, мм, на делительном диаметре Df определяется по формуле:

. (2.5)

Определение толщины зуба при вершине.

Толщина зуба Sв, мм, при вершине, т.е. на наружном диаметре De, определяется по формуле:

, (2.6)

где бпр - угол профиля, град (бпр = 20).

Определение радиуса закругления головки зуба.

Радиус закругления головки зуба r1, мм, определяется по формуле:

. (2.7)

Определение радиуса закругления ножки зуба.

Радиус закругления ножки зуба r2, мм, определяется по формуле:

. (2.8)

Определение геометрических параметров режущей части фрезы.

Определение переднего угла при вершине.

Передний угол при вершине в (рисунок 2.2) определяется, в зависимости от классов точности фрезы:

- для фрезы классов точности ААА, АА , А и В передний угол равен: в =0;

- для фрез классов точности С и D передний угол равен: в =5-10.

Определение заднего угла на боковой режущей кромке

Задний угол на боковой режущей кромке в сечении, перпендикулярном к ней (сечение Б-Б, рисунок 2.2), определяют по формуле:

, (2.9)

где бв - задний угол при вершине: бв = 9-12; пр - угол профиля: пр=20.



Рисунок 2.2 - Геометрические параметры фрезы

Определение диаметральных размеров фрезы.

Определение посадочного диаметра фрезы.

Посадочный диаметр d, мм фрезы (рисунок 2.3) определяется по формуле:

- для фрез классов точности ААА, АА и А:

; (2.10)

- для фрез классов точности В, C и D:

. (2.11)

Полученное значение посадочного диаметра округляем в меньшую сторону до стандартного числа по ГОСТ 9472-90 «Крепление инструментов на оправках. Типы и размеры»: d=8, 10, 13, 16, 19, 22, 27, 32, 40, 50, 60, 70, 80, 100 мм.



Рисунок 2.3 - Общий вид фрезы

Определение наружного диаметра фрезы.

Наружный диаметр De, мм, фрезы определяется по формуле:

. (2.12)

Полученное значение наружного диаметра округляем до целого в большую сторону.

Определение делительного диаметра фрезы.

Делительный диаметр Df , мм, фрезы определяется по формуле

. (2.13)

Определение диаметра впадин фрезы.

Диаметр впадин Di, мм, фрезы определяется по формуле

. (2.14)

Определение числа режущих зубьев фрезы.

Число режущих зубьев z фрезы, т.е. число стружечных канавок определяется по формуле:

. (2.15)

Полученное значение числа зубьев округляем до целого числа в большую сторону.

Определение величин затылования.

Определение величины первого затылования.

Величина первого затылования K, мм, зубьев фрезы определяется по формуле:

. (2.16)

Полученное значение величины первого затылования округляем до чисел кратных 0,5 по математическим правилам округления.

Определение величины второго затылования.

Величина второго затылования K1, мм, зубьев фрезы определяется для фрез классов точности ААА, АА, А и В, и рассчитывается по формуле

. (2.17)

Полученное значение величины второго затылования округляем до чисел кратных 0,5 по математическим правилам округления.

Определение профиля стружечных канавок фрезы.

Определение окружного шага.

Окружной шаг е, град, (рисунки 2.4, 2.5) определяется по формуле:

. (2.18)

Определение центрального угла канавки.

Центральный угол канавки ш, град, фрезы определяется по формуле:

- при высоте зуба .

; (2.19)

- при высоте зуба

. (2.20)

Рисунок 2.4 - Профиль стружечных канавок фрез c в =0



Рисунок 2.5 - Профиль стружечных канавок фрез в >0

Определение глубины стружечной канавки

Глубина стружечной канавки Hk, мм, фрезы определяется по формуле:

- для фрез классов точности ААА, АА, А и В.

; (2.21)

- для фрез классов точности С и D.

. (2.22)

Определение радиус закругления дна стружечной канавки.

Радиус закругления дна стружечной канавки r , мм, определяется по формуле.

. (2.23)

Полученное значение радиуса закругления дна стружечной канавки округляем до чисел кратных 0,5 по математическим правилам округления.

Определение угла профиля канавки.

Угол профиля канавки , град выбирается конструктивно, в зависимости от числа зубьев z фрезы:

- при z ?8 угол профиля канавки = 30;

- при z от 9 до 10 угол профиля канавки = 25;

- при z ?11 угол профиля канавки = 22.

Определение угла, обеспечивающего прочность максимально переточенного зуба фрезы.

Угол, обеспечивающий прочность максимально переточенного зуба фрезы , град, определяется по формуле:

. (2.24)

Определение толщины тела фрезы.

Толщина тела фрезы n, мм, определяется по формуле:

. (2.25)

При этом должно выполняться условие:

. (2.26)

где nmin - минимально допустимое значение толщины тела фрезы (мм), определяется по формуле:

. (2.27)

Если условие не выполняется, возвращаемся к п.2.4.2, и производим увеличение наружного диаметра до величины, позволяющей выполнению условия (2.26).

Графическое построение затылования.

Построение первого затылования.

Построение первого затылования зубьев фрезы (рисунок 2.6):

1) откладываем полную высоту зуба h на вертикальной оси фрезы от вершины рассматриваемого зуба, и отмечаем точки а и g:

- построение первого затылования зубьев фрезы с передним углом при вершине гв > 0 показано на рисунке 2.6;

- построение первого затылования зубьев фрезы с передним углом при вершине гв = 0 показано на рисунке 2.7;

Рисунок 2.6 - Графическое построение затылования зубьев фрезы с передним углом при вершине гв > 0

2) откладываем луч аО' под углом бв к вертикальной оси фрезы (для фрез с передним углом при вершине гв=0 вертикальная ось совпадает с передней поверхностью рассматриваемого зуба);

3) через вершину следующего зуба и центр фрезы Оф проводим ось и на ней откладываем величину первого затылования К, и отмечаем точки a' и b;

4) строим хорду ab, и проводим перпендикуляр к середине данной хоры;

5) отмечаем точку О1, находящуюся на пересечении луча аО' и перпендикуляра к середине хорды ab;

6) из точки О1 через точки а и g проводим дуги окружностей радиусов R'1 и R''1.

7) при правильном построении затылования дуга окружности радиуса R'1 пройдет через точку b.

Построение второго затылования.

Построение второго затылования зубьев фрезы осуществляется для фрез с передним углом при вершине гв = 0, т.е. для фрез классов точности ААА, АА, А и В.

Построение второго затылования зубьев фрезы (рисунок 2.7):

Рисунок 2.7 - Графическое построение затылования зубьев фрезы с передним углом при вершине гв = 0

1) отмечаем точку e, находящуюся на пересечении дуги окружности радиуса R''1 и перпендикуляра к середине хорды ab;

2) из центра Оф через точку е проводим луч до пересечения дуги окружности радиуса R'1, и отмечаем точку p; данный луч ограничивает шлифованную часть agep профиля зуба фрезы;

3) от вершины рассматриваемого зуба вверх по вертикальной оси откладываем расстояние al, равное:

; (2.28)

4) через точку l из центра Оф проводим дугу до пересечения с осью, проходящей через вершину следующего зуба a' и центр фрезы Оф, и отмечаем точку l';

5) от точки l' по оси откладываем величину второго затылования К1, и отмечаем точку i;

6) строим хорды li и pi, и проводим перпендикуляры к серединам данных хорд;

7) отмечаем точку О2, находящуюся на пересечении перпендикуляров к серединам хорд li и pi;

8) из точки О2 через точки p и e проводим дуги окружностей радиуса R'2 и R''2.

9) при правильном построении затылования дуга окружности радиуса R'2 пройдет через точку i.

Определение угла подъема витков фрезы.

Угол подъема витков фрезы , град, фрезы определяется по формуле:

, (2.29)

где i - число заходов фрезы: - для фрез классов точности ААА, АА, А и В: i = 1; - для фрез классов точности С и D: i = 2;

Df - делительный диаметр фрезы с учетом запаса на заточку, определяется по формуле:

(2.30)

Определение угла наклона стружечной канавки.

Угол наклона , град, и направление (левое или правое) стружечных канавок червячной фрезы зависит от угла подъема витков , типа нарезаемого зубчатого колеса (прямозубое и косозубое) и направления зуба (левое или правое) зубчатого колеса:

1) для нарезания косозубого цилиндрического зубчатого колеса с левым направлением зуба червячная модульная фреза имеет левое направление витков и правое направление стружечных канавок, при этом:

- если угол подъема витков 6, то щ = 0 (рисунок 2.8 а);

- если угол подъема витков > 6, то щ = ф (рисунок 2.8 б);

2) для нарезания косозубого цилиндрического зубчатого колеса с правым направлением зуба, а также прямозубых цилиндрических зубчатых колес, червячная модульная фреза имеет правое направление витков и левое направление стружечных канавок, при этом:

- если угол подъема витков 6, то щ = 0 (рисунок 2.9 а);

- если угол подъема витков > 6, то щ = ф (рисунок 2.9 б).



Рисунок 2.8 - Червячная модульная фреза для нарезания косозубого зубчатого колеса с левым направлением зуба

Рисунок 2.9 - Червячная модульная фреза для нарезания прямозубого и косозубого зубчатого колеса с правым направлением зуба

Определение шага винтовой линии стружечной канавки фрезы.

Шаг винтовой линии стружечной канавки фрезы фрезы Hв, мм, определяется по формуле при >0:

. (2.31)

Определение шага фрезы в осевом сечении.

Шаг фрезы в осевом сечении Pос, мм, определяется по формуле:

. (2.32)

Определение параметров крепежных элементов фрезы.

Определение диаметра буртиков.

Диаметр буртиков D1, мм, фрезы определяется по формуле:

. (2.33)

Определение ширины буртика

Ширина буртика a выбирается в пределах от 3 до 6 мм.

Определение параметров шпоночного паза.

Параметры шпоночного паза b и t1 (см. рисунок 2.3) выбираются в зависимости от диаметра посадочного отверстия d по ГОСТ 9472--83.

3. Определение общей длины фрезы

Общая длина фрезы Lф, мм, определяется по формуле:

.

Полученное значение общей длины фрезы округляем до целого по математическим правилам округления. Уточняем значение ширины буртика a за счет разности расчетного значения длины фрезы и округленного.

Определение параметров посадочного отверстия фрезы

Определение диаметра выточки в посадочном отверстии

Диаметр выточки d1, мм, в посадочном отверстии определяется по формуле:

.

Определение длины выточки в посадочном отверстии.

Для облегчения шлифования отверстий и лучшей посадки фрезы на оправку в посадочном отверстии делают выточку глубиной до 1 мм.

Длина выточки l1, мм, в посадочном отверстии определяется по формуле:

,

где , мм (полученное значение l округляем до целого по математическим правилам округления).

Инструментальный материал цельных червячных модульных фрез.

В соответствии с техническими требованиями червячные модульные фрезы должны изготавливаться из быстрорежущих сталей (ГОСТ 19265-73).

При изготовлении зубчатых колес из углеродистых и низколегированных сталей используются фрезы из быстрорежущих сталей марок Р6М3, Р6М5 с твердостью не менее 63 - 66 HRC.

При изготовлении зубчатых колес из высоколегированных сталей, титановых сплавов используются фрезы из быстрорежущих сталей марок Р9К5, Р9К10, Р14Ф4, Р6М5К5 с твердостью не менее 64 - 66 HRC.

Технические условия на цельную червячную модульную фрезу.

Фреза должна удовлетворять техническим требованиям по ГОСТ 9324-80:

1) параметры шероховатости поверхностей фрезы не должны превышать значений приведенных в таблице А.13;

2) неуказанная шероховатость поверхностей Rz=12,5 мкм;

3) допуски и предельные отклонения проверяемых параметров фрез не должны превышать значений, приведенных в таблице А.12 (см. приложение А);

4) шлифованная часть профиля зуба фрез, обеспечивающая требуемую точность профиля, должна быть не менее:

- 1/2 длины зуба, считая по окружности вершин зубьев, - для фрез модулей до 4 мм;

- 1/3 длины зуба - для фрез модулей свыше 4 мм;

5) предельные отклонения на наружный диаметр, диаметр по буртикам и общую длину фрезы принять по h16 по ГОСТ 25347-82.

6)) предельные отклонения размеров с неуказанными допусками: h14, Н14, IT14/2 по ГОСТ 25347-82.

Маркировка фрез.

Маркировка наносится на торец в виде обозначения, включающего: модуль, угол профиля, угол подъема витков, шаг винтовой линии стружечной канавки, марка материала фрезы, класс точности, товарный знак завода-изготовителя.

Литература

фреза стружечный шпоночный посадочный

1. Проектирование режущего инструмента : учеб. пособие для вузов / В.А. Гречишников и др.; под общ. ред. Н.А. Чемборисова. - Старый Оскол: ТНТ, 2010. - 263c.

2. Проектирование металлорежущего инструмента: учебник / Е.Н. Трембач и др. - Старый Оскол: ТНТ, 2010. - 388с.

3. Нефедов, Н.А. Сборник задач и примеров по резанию металлов и режущему инструменту: учеб. пособие для техникумов / Н.А. Нефедов, К.А. Осипов. - Изд.5_е, - М.: Машиностроение, 1990. - 448с.

4. Металлорежущие инструменты : учеб. для вузов / Г.Н. Сахаров и др. - М. : Машиностроение, 1989. - 328с.

5. Юликов М.И. Проектирование и производство режущего инструмента / М.И. Юликов, Б.И. Горбунов, Н.В. Колесов. - М.: Машиностроение, 1987. - 296с.

6. Справочник инструментальщика / под ред. И.А. Ординарцева. - Л.: Машиностроение, 1987. - 846с.

7. Иноземцев Г.Г. Проектирование металлорежущих инструментов : учеб. пособие для втузов / Г.Г. Иноземцев - М.: Машиностроение, 1984. - 272с.

8. Жигалко Н.И. Проектирование и производство режущих инструментов : учеб. пособие для студентов вузов / Н.И. Жигалко, В.В. Киселев .- 2-е изд., перераб. и доп. - Минск : Вышэйшая шк., 1975. - 400с.

9. Проектирование режущего инструмента: учебное пособие к курсовому проектированию / И.П. Никитина; Оренбургский гос. ун-т. - Оренбург: ОГУ, 2013. - 138с.

Размещено на Allbest.ru

...